Modeling and analysis of stick-slip motion in a linear piezoelectric ultrasonic motor considering ultrasonic oscillation effect

Li Xiang; Yao Zhiyuan; Wu Ranchao

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Modeling and analysis of stick-slip motion in a linear piezoelectric ultrasonic motor considering ultrasonic oscillation effect

机译：考虑超声振荡效应的线性压电超声马达粘滑运动建模与分析

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Piezoelectric ultrasonic motor is an electromechanical coupling system, which is driven by the interface friction between the stator and the rotor/slider. A novel friction model is developed to study the stick-slip motion in a linear piezoelectric ultrasonic motor using longitudinal and bending modes. In this model, the influence of the ultrasonic oscillation on the dynamic friction coefficient is taken into account, which is described by a friction law related to the vibration amplitude at the interface. In addition, the friction contact model involves intermittent separation non-linearity induced by the variable normal force, which can result in complex stick-slip-separation motion at the contact interface. Analytical transition criteria between stick and slip are established by using the switch model. Based on the developed model, numerical simulations are performed to analyze the force transmission between the stator and the slider involving stick-slip motion. A transformed phase plane is proposed to study various states of the contact interface (stick, slip and separation), on which slip-separation, stick-slip, stick-slip-separation, and pure stick motions are intuitively characterized. The influence of some input parameters on the stick-slip motion is analyzed. Furthermore, the low-voltage dead-zone behavior is clarified by stick motion. (C) 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.

机译：压电超声波马达是一种机电耦合系统，由定子与转子/滑块之间的界面摩擦驱动。开发了一种新颖的摩擦模型，以研究使用纵向和弯曲模式的线性压电超声马达中的粘滑运动。在该模型中，考虑了超声振荡对动摩擦系数的影响，这由与界面处的振动幅度有关的摩擦定律来描述。此外，摩擦接触模型涉及可变法向力引起的间歇性分离非线性，这可能导致接触界面处复杂的粘滑分离运动。粘滞和滑移之间的分析过渡标准是通过使用开关模型建立的。基于开发的模型，进行了数值模拟，以分析定子与滑块之间涉及粘滑运动的力传递。提出了一种相变平面来研究接触界面的各种状态（粘滞，滑移和分离），在此状态下可以直观地表征滑移分离，粘滞滑移，粘滞滑移分离和纯粘滞运动。分析了一些输入参数对粘滑运动的影响。此外，通过操纵杆运动可以阐明低压死区行为。（C）2016 Elsevier Ltd.保留所有权利。

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来源
《International Journal of Mechanical Sciences》 |2016年第null期|共10页
作者
Li Xiang; Yao Zhiyuan; Wu Ranchao;
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收录信息
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类机械原理;
关键词
Friction; Stick-slip; Vibration; Switch model; Piezoelectric ultrasonic motor;

机译：摩擦;粘滑;振动;开关模型;压电超声马达;

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